專利名稱：靶材與背板的焊接結(jié)構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及靶材與背板的焊接結(jié)構(gòu)及方法。
背景技術(shù)：
大規(guī)模集成電路的制作中，靶材組件是由符合濺射性能的靶材和與所述 耙材結(jié)合、具有一定強(qiáng)度的背板構(gòu)成。所述背板可以在所述靶材組件裝配至 濺射基臺(tái)中起到支撐作用，并具有傳導(dǎo)熱量的功效。
目前，將靶材和背板進(jìn)行焊接的工藝通常會(huì)采用熱等靜壓(HIP)擴(kuò)散焊 接工藝。熱等靜壓工藝是在高溫下利用各向均等的靜壓力進(jìn)行壓制的工藝方 法。該法采用金屬或陶瓷包套(低碳鋼、Ni、 Mo、玻璃等)，使用氮?dú)?、氬?作加壓介質(zhì)，使材料熱致密化。該法優(yōu)點(diǎn)在于集熱壓和等靜壓的優(yōu)點(diǎn)于一身， 成形溫度低，產(chǎn)品致密，性能優(yōu)良。
但是，在形成耙材組件過程中，通常采用鈦?zhàn)鳛榘胁?、鋁作為背板材料。 由于鈦和鋁是活性較強(qiáng)的金屬元素。當(dāng)溫度升高時(shí)，鈦靶材和鋁背板的表面 在空氣中都很快就形成氧化層，兩種金屬接觸面原子不能進(jìn)行有效擴(kuò)散，使 兩者的接合強(qiáng)度達(dá)不到要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種靶材與背板的焊接結(jié)構(gòu)及方法，防止鈦靶 材和鋁背板的接合強(qiáng)度達(dá)不到要求。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種靶材與背板的焊接方法，包括提供 鈦耙材和鋁背板；在鋁背板上形成凹槽；將鈦靶材安裝至凹槽內(nèi)；采用熱等 靜壓方法將鈥靶材與鋁背板進(jìn)行焊接。本發(fā)明提供一種靶材與背板的焊接結(jié)構(gòu)，包括鋁背板，所述鋁背板內(nèi) 形成有凹槽；采用熱等靜壓方法與所述鋁背板中凹槽配合的鈦靶材。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1 )將鈦靶材安裝于鋁背板的 凹槽內(nèi)，使兩者完全配合，在后續(xù)焊接過程中，能夠使鈦靶材受壓充分，提 高焊接的效率。并且鈦靶材的尺寸小于鋁背板，大幅度降低了焊接材料的使 用量，同時(shí)這種工藝對靶材的組織結(jié)構(gòu)不會(huì)造成影響，使靶材質(zhì)量符合最終 使用要求。(2)由于熱等靜壓方法(HIP)是在真空中進(jìn)行焊接的一種方法， 因此有效防止了金屬表面被氧化，使鈦靶材和鋁背板之間的結(jié)合強(qiáng)度提高， 焊接的良品率提高。
進(jìn)一步對鋁背板表面進(jìn)行粗糙度加工，能使鋁背板表面的氧化層變薄， 提高鈦耙材和鋁背板之間的結(jié)合強(qiáng)度。
對鋁背板和鈦靶材進(jìn)行清洗，可以將焊接面上的雜質(zhì)和氧化物清除干凈， 為后續(xù)的焊接工藝打好的基礎(chǔ)。


圖1為本發(fā)明制作耙材與背板的焊接構(gòu)的具體實(shí)施方式
流程圖； 圖2至圖5為本發(fā)明制作靶材與背板的焊接構(gòu)的實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明制作靶材與背板的焊接構(gòu)的具體實(shí)施方式
流程圖。如圖1 所示，執(zhí)行步驟S101,提供鈦靶材和鋁背板；
所述鈦耙材為高純鈦(4N5)或陶資濺射鈦(5N)。
執(zhí)行步驟S102,在鋁背板上形成凹槽；
形成凹槽的步驟可以是在鋁背板上旋涂光刻膠層；經(jīng)過光刻工藝，在 光刻膠層上定義出凹槽圖形；以光刻膠層為掩膜，沿凹槽圖形刻蝕鋁背板，形成與鈦靶材尺寸一致的凹槽。
執(zhí)行步驟S103，將鈦靶材安裝至凹槽內(nèi)；
將鈥耙材放入凹槽內(nèi)之前還包括對鋁背板表面進(jìn)行粗糙度加工；對鈦 把材和鋁背板進(jìn)行清洗，其中對鈦靶材進(jìn)行的是酸洗，對鋁背板進(jìn)行的是酒 精洗。
執(zhí)行步驟S104，采用熱等靜壓方法將鈦靶材與鋁背板進(jìn)行焊接。 上述焊接工藝為熱等靜壓的擴(kuò)散焊接。
將鈦耙材與鋁背板進(jìn)行焊接之前還包括步驟將鈦靶材和鋁背板放入真
空包套內(nèi)；對真空包套進(jìn)行抽真空。
基于上述實(shí)施方式形成的耙材與背板的焊接結(jié)構(gòu)，包括鋁背板，所述 鋁背板內(nèi)形成有凹槽；采用熱等靜壓方法與所述鋁背板中凹槽配合的鈦靶材。
本發(fā)明將鈦靶材安裝于鋁背板的凹槽內(nèi)，使兩者完全配合，在后續(xù)焊接 過程中，能夠使鈦靶材受壓充分，提高焊接的效率。并且鈦靶材的尺寸小于 鋁背板，大幅度降低了焊接材料的使用量，同時(shí)這種工藝對靶材的組織結(jié)構(gòu)
不會(huì)造成影響，使靶材質(zhì)量符合最終使用要求。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。
圖2至圖5為本發(fā)明制作靶材與背板的焊接構(gòu)的實(shí)施例示意圖。如圖2 所示，提供鈦靶材20,鈦靶材20的形狀，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境、濺射設(shè)備的實(shí)際要 求，可以為圓形、矩形、環(huán)形、圓錐形或其他類似形狀(包括規(guī)則形狀和不 規(guī)則形狀)中的任一種，且其厚度可以為5mm 20mm。作為 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例， 鈥耙材20的形狀為圓形，直徑為360mm,厚度為10mm。
提供鋁背板30。鋁背板30的形狀，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境、濺射設(shè)備的實(shí)際要求， 可以為圓形、矩形、環(huán)形、圓錐形或其他類似形狀(包括規(guī)則形狀和不規(guī)則 形狀)中的任一種，且其厚度可以為30mm至60mm不等。優(yōu)選方案為圓形，直徑為在設(shè)計(jì)尺寸上加10mm至20mm的余量。增加余量的目的是對形成靶 材組件之后的加工步驟提供比較寬裕的加工空間。
在對鈦耙材20進(jìn)行焊接工藝之前，需要對鈦靶材20進(jìn)行機(jī)械加工工藝， 使鈦靶材表面的粗糙度降低，提高后續(xù)鈦靶材與鋁背板之間的接合強(qiáng)度。
經(jīng)過機(jī)械加工后，需要對焊接面進(jìn)行清洗。清洗鈥靶材20的焊接面的方 法有多種。
作為本實(shí)施例的一個(gè)方案就是先用酸液清洗，再用有機(jī)溶劑清洗。所述 用于清洗的酸液可以選取氫氟酸(HF)、硝酸(HN03)和水混合溶劑；較佳 地，例如可以是氫氟酸(HF)和硝酸(HN03)的混合溶劑，所述混合溶劑中 氬氟酸硝酸水=1: 10: 50 1: 3: 50;作為一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，氫氟酸硝 酸水=1:5:50。
對鈦靶材20的焊接面進(jìn)行清洗工藝，可以將焊接面上的雜質(zhì)和氧化物清 除干凈，使得鈦靶材20的表面粗糙度可達(dá)3.2微米以下，為后續(xù)的焊接工藝 打好的勤出。
在對鈥靶材20的焊接面進(jìn)行清洗工藝中，可以將鈦靶材20整個(gè)地浸入 清洗溶劑中進(jìn)行清洗；也可以僅針對鈦靶材20的焊接面進(jìn)行表面清洗處理， 相對節(jié)省清洗溶劑并提高工作效率。
如圖3所示，在鋁背板30的焊接面上繼續(xù)進(jìn)行機(jī)械加工，形成凹槽32, 其中凹槽32的尺寸與鈦靶材20—致。對鋁背板30進(jìn)行機(jī)械加工工藝，使鋁 背板30表面的粗糙度降低，提高后續(xù)鈦靶材與鋁背板30之間的接合強(qiáng)度。
對鋁背板30進(jìn)行機(jī)械加工后，對鋁背板30表面進(jìn)行清洗處理。在本實(shí) 施例中，所述表面清洗處理可以直接使用濃度為50%的酒精，改善鋁背板30 的表面光潔度，為后續(xù)焊接工藝估支準(zhǔn)備。
另外，為防止鋁背板30產(chǎn)生開裂，鋁背板30在焊接前還可以進(jìn)行包括 均質(zhì)化處理在內(nèi)的其他預(yù)處理。如圖4所示，將鈦靶材20安裝至鋁背板30的凹槽32內(nèi)，所述鈦耙材的 焊接面與鋁背板30的焊接面接觸。
如圖5所示，進(jìn)行焊接作業(yè)，將鋁背板30與鈦靶材20進(jìn)行焊接。
本實(shí)施例中，所述焊接作業(yè)采用的是熱等靜壓方法對鈦靶材20和鋁背板 30進(jìn)行擴(kuò)散焊接。具體來講，所述擴(kuò)散焊可以包括步驟先準(zhǔn)備一個(gè)真空包 套40,所述真空包套為1.0mm 2.0mm鋁焊接成型的；然后將形成有放置有鈦 耙材20的鋁背板30放入真空包套40內(nèi)；對真空包套40進(jìn)行抽真空至壓強(qiáng)為 l(T3Torr~l(r5Torr，然后將真空包套40的抽氣口采用機(jī)械方法封死；接著，進(jìn) 行加溫至600。C,其中升溫時(shí)間為3小時(shí)，降溫時(shí)間為6小時(shí)。并通過高壓液體 或氣體進(jìn)行加壓，使真空包套內(nèi)壓強(qiáng)達(dá)到50MPa 160MPa，使鈥耙材20與鋁背 板30結(jié)合在一起，構(gòu)成靶材組件。采用熱等靜壓擴(kuò)散焊技術(shù)，可以將鋁背板 30鈦靶材20結(jié)合在一起，制作完成靶材結(jié)構(gòu)，具有結(jié)合緊密度高、受熱抗變 形能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
與一般的擴(kuò)散焊接工藝相比較，熱等靜壓方法使用的材料更少，焊接的 靶材組件的質(zhì)量通過率更高，焊接的強(qiáng)度也更高。
最后，去除真空包套，最終獲得擴(kuò)散焊接后的產(chǎn)品。
基于上述實(shí)施例形成的靶材與背板的焊接結(jié)構(gòu)，包括鋁背板30，所述 鋁背板30中形成有凹槽32,凹槽32的尺寸與鈦靶材20 —致；鈦靶材20， 位于凹槽32內(nèi)。
本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何 本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和 修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種靶材與背板的焊接方法，其特征在于，包括提供鈦靶材和鋁背板；在鋁背板上形成凹槽；將鈦靶材安裝至凹槽內(nèi)；采用熱等靜壓方法將鈦靶材與鋁背板進(jìn)行焊接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材與背板的焊接方法，其特征在于，形成凹槽的 工藝為積4成加工。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的靶材與背板的焊接方法，其特征在于，所述凹槽的 尺寸與鈦靶材一致。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材與背板的焊接方法，其特征在于，將鈦靶材放 入凹槽內(nèi)之前還包4舌對鋁背板表面進(jìn)行粗糙度加工； 對鈦耙材和鋁背板進(jìn)行清洗。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的靶材與背板的焊接方法，其特征在于，清洗鈦靶材 的溶液為氫氟酸、硝酸和水的混合溶液，其中氫氟酸硝酸水=1: 10: 50~1: 3: 50。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的靶材與背板的焊接方法，其特征在于，清洗鋁背板 的溶液為酒精，濃度為50%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材與背板的焊接方法，其特征在于，將鈦靶材安 裝至凹槽內(nèi)之后還包括將鈦靶材和鋁背板放入真空包套內(nèi)；對真空包套 進(jìn)行抽真空。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的靶材與背板的焊接方法，其特征在于，所述熱等靜 壓處理進(jìn)4f焊-接時(shí)，其加熱溫度為600°C,升溫時(shí)間為3小時(shí)，降溫時(shí)間 為6小時(shí)，壓強(qiáng)為50MPa。
9. 一種耙材與背板的焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括鋁背板，所述鋁背板內(nèi)形成有凹槽；采用熱等靜壓方法與所述鋁背板中凹槽配合的鈦靶材。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的靶材與背板的焊接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凹槽的 尺寸與鈦靶材一致。
全文摘要
一種靶材與背板的焊接結(jié)構(gòu)及方法。其中靶材與背板的焊接方法，包括提供鈦靶材和鋁背板；在鋁背板上形成凹槽；將鈦靶材安裝至凹槽內(nèi)；采用熱等靜壓方法將鈦靶材與鋁背板進(jìn)行焊接。本發(fā)明大幅度降低了焊接材料的使用量，同時(shí)這種工藝對靶材的組織結(jié)構(gòu)不會(huì)造成影響，使靶材質(zhì)量符合最終使用要求。
文檔編號C23C14/34GK101537533SQ20091013084
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者慶 劉, 姚力軍, 毛立鼎, 杰 潘, 王學(xué)澤 申請人:寧波江豐電子材料有限公司